强化实验教学培养学生工程实践和创新能力
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）11（b）-0159-02
《机械测试技术》课程是机械类专业的必修课和主干课，课程涉及的知识庞杂，具有实践性强特点。实验教学是理论教学的补充和延伸，必须抓好实验环节教学。
长期以来，机械测试技术课程实验教学存在以下问题：综合性实验项目少，设计性更无从谈起；实验内容不够丰富；实验指导方法缺乏新意，被动式指导，缺乏理论联系实际的指导；科研项目与实验教学融入不够；实验内容缺乏活力，学生学习缺乏热情。
为了解决实验教学中存在的问题，多年来对实验课进行教学改革，通过强化实验教学，更好地培养学生工程实践能力和创新能力，以适应市场对人才的要求。
1 科研项目融入到实验教学中
充分发挥20多年来从事测试技术科研工作的优势，将科研成果转化为实验教学资源，提升教学质量。信号分析处理是难点，不太容易掌握，更无法应用。为此，在采用将科研项目融入到实验中的方法，取得好的效果。例如连铸结晶器振动台振动曲线测量与分析科研项目、轧钢机、减速机、风力发电机等工业现场大型关键设备的振动测试，科研项目积累了丰富的现场实测信号和资料，以及使用过的传感器、测试装置、软件，把这些内容融入实验教学中。选择一部分现场实测工程信号，放在工程信号分析实验项目中，学生面对真实的现场工程信号和资料，用信号分析方法提取信号时域频域特征，目的意义清晰明确，理论联系实际，开阔学生的视野，提高工程实践和创新能力。实验分析中需要运用信号分析傅里叶变换等基本原理，可以先在实验台上丰富的时域频域分析软件中学习，再去解决实际工程问题。这样做的优点是学生带着解决实际问题去做实验，突出工程性和综合性特点。
振动台振动曲线测量实验项目，为设计性实验，同时具有综合性特点。提供条件：振动台、差动式电感位移传感器及调理器、压电式加速度传感器及调理器、电涡流传感器及调理器、速度传感器、数据采集器、信号采集分析软件、计算机等。振动台振动方向为垂直，振动幅度、频率可调，模拟实际结晶器振动台的振动，实验设备全部是科研工作的积累。学生通过以上设备，搭建振动台振动曲线测量系统，记录不同振动幅值和频率下曲线，在时域频域方面分析振动台特性；并且采用不同类型传感器测量振动台的振动，比较振动曲线测量结果差异。该项实验在培养学生创新能力和实践能力方面发挥较大作用。
20多年科研工作积累，丰富了实验教学内容，为实验教学增添了活力。为加强工程实践能力的培养，近距离接触现场实际，将历年来科研工作中使用的多种传感器（如：压力传感器、扭矩传感器、振动传感器等）、测试装置实物、产品性能资料、项目结题报告等陈列在展台中，实验教学中辅以讲解，引导学生认识学习。并根据现代测试技术的发展，结合实际需要，不断在修改、补充和完善实验内容。
2 强化综合性和创新性实验教学
根据实验室条件精选实验项目，所选实验项目内容涵盖该课程的主要知识点。调整实验项目，将所有实验改造成综合性、创新性、设计性实验项目，开阔学生的思路，提高学生的实践能力和创新能力。
经过20多年的教学实践和实验室建设，精选6个必做实验项目，分别是：现场实测信号时域频域分析、力参数测试、电涡流传感器位移测量、动态应变测试与分析、机械振动测试分析、轴心轨迹测试分析。实验内容涵盖信号分析、测试系统特性、传感器原理、机械参数测试等方面内容，每一项实验突出工程实践能力的培养，使学生得到系统和全面的训练。以科研项目为导向，每个实验项目进行一个或几个非电量参数的测试，实验指导书中提出拟解决的实际测试问题，通过给定的设备及条件来完成任务。结合现场实际布置思考题，要求按科技总结报告形式撰写实验报告。实验中学生带着问题思考、讨论、动手实验，并按科技报告撰写测试目的意义、测试内容、方法、步骤、结果分析等，使学生得到综合性训练，培养了工程实践能力和创新能力。为拓展学生的视野，还开设了转速测量、温度测量、噪声测试、冲击测试等选做实验。
设立了一个学分的开放性实验，学生预约登记，选做基于虚拟仪器的转速、液位、温度等实验，从系统组建、到软件编制都要求学生自己完成，提高学生设计测试系统的能力。在实验教学环节中，根据该校的教学特色，组织课程组教师，在学校申报与测试技术相关的科研训练课题，供学生选做。组织学生参加企业课题，在教师的指导下，在课题中承担相应的任务。
通过实践性训练，学生既掌握必要的工程测试理论，又掌握一定的实验技能，增强了学生的动手能力。实践性训练课已逐步成为学生理解、消化、吸收、升华、转化《机械测试技术》理论基础不可缺少的步骤。
3 主动及时指导，引导学生积极思考问题
实验指导中教师不仅答疑解惑，更重要是启发学生思考。在指导中用联系的观点将相关知识有机联系起来，将书本知识与工业现场实际联系起来。从而使知识构成网状结构，达到融会贯通效果。其次，延伸实验教学，紧密结合生产实际，不仅巩固课堂所学内容，而且架起实验教学与生产实际的桥梁。
在实验中指导老师主动多了解各组实验情况，发现实验中出现的具有共性问题，及时为全体学生点拨相关知识。如悬臂梁振动测试实验中，安装在工字钢上的悬臂梁因没有与实验台固定，在冲击悬臂梁自由端时悬臂梁响应输出波形中叠加了工字钢晃动信号，即频率较高的衰减振动信号被频率较低的信号调幅，绝大多数学生没有在意甚至看不出来，及时引导学生观察、思考，分析频谱图包涵信息非常必要。提示学生将悬臂梁装置放在桌子中间、边沿和地面不同位置，分别测量冲击波形，结合频谱分析软件，解释原因。
实验指导需要创新改革，从被动转变为主动指导，用联系和系统的方法发现问题，及时引导学生思考学习。实验应该与实际生产实践相结合。
4 结语
机械测试技术课程实验教学中综合性、设计性，教学改革实践促进教学质量提高，科研项目融入到实验中，为教学增添了活力。实验过程中主动及时指导，引导学生积极思考问题，有利于学生全面系统地掌握知识，有助于建立与实际生产的联系。实验教学中充分体现以学生为本、教师为魂的教学理念，培养具有工程实践能力和创新能力的人才。
